JP2007224737A - エンジン始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作動油のエネルギーを利用したエンジンの始動をより適切に行うことができるエンジン始動装置を提供する。
【解決手段】エンジン１０を始動するときは、クラッチ２４を解放した状態で、アキュムレータ２８から油圧ポンプモータ２２の入口２２ａへの作動油のエネルギーの供給を許容する状態に切換弁３０及び開閉弁３２を切り換えることで、アキュムレータ２８に蓄えられた作動油のエネルギーを利用して油圧ポンプモータ２２を駆動する。油圧ポンプモータ２２が駆動されると、ワンウェイクラッチ３４が係合され、油圧ポンプモータ２２の動力が減速機構３６で減速されてからエンジン１０に伝達される。エンジン１０の始動後はエンジン１０から減速機構３６への動力伝達をワンウェイクラッチ３４の空転によって断つことで、ワンウェイクラッチ３４の引き摺り損失を低減することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、負荷を駆動することが可能なエンジンの始動を行うエンジン始動装置に関する。

従来、車両に設けられたエンジンを、油圧モータの駆動トルクによって始動させる構成としたエンジン始動装置が提案されている（例えば下記特許文献１，２）。このエンジン始動装置は、車両に設けられたバッテリから電力を供給されて駆動する専用の電動モータと、この電動モータにより駆動される専用の油圧ポンプと、この油圧ポンプから供給される油圧を蓄圧するアキュムレータと、このアキュムレータに蓄圧された油圧により駆動されることでエンジンを始動させる専用の油圧モータと、を備えている。

上記構成のエンジン始動装置では、エンジンを始動させるのにアキュムレータに蓄えた油圧を利用する構成であるため、電動モータ（セルモータ）の駆動トルクによって直接エンジンを始動させる構成に比べて、瞬時に利用できる仕事率を増大させることができる（油圧の出力密度が電気の出力密度に比べて高いため）。そのため、エンジンの初爆までの時間が短縮され、エンジンの始動性が良好となる。

特開２００１−８２２０２号公報 特開２００３−１４８４０９号公報

特許文献１，２によるエンジン始動装置は、エンジンの運動エネルギーを電気エネルギーとしてバッテリに蓄電するとともに、この電気エネルギーを利用して電動モータを駆動し、さらにこの電動モータの駆動トルクによって油圧ポンプを駆動してアキュムレータに作動油のエネルギーを蓄える構成である。すなわち、エンジンの運動エネルギーを一旦電気エネルギーに変換した後に、さらにこの電気エネルギーを作動油のエネルギーに変換する構成である。そのため、これらのエネルギー変換に伴ってエネルギー損失が増大し、エネルギーの利用効率の低下を招くことになる。加えて、エンジンを電動モータで始動させる場合には、瞬間的に大電流が流れるため、バッテリへの負担、要求性能が大きくなる。

エネルギー変換に伴うエネルギー損失を低減するために、エンジン（もしくは負荷）の運動エネルギーを直接利用して油圧ポンプを駆動し、エンジンの始動に必要な作動油のエネルギーをアキュムレータに予め蓄えておくことで、作動油のエネルギーへの変換に要するエネルギー変換の回数を減らす構成も考えられる。しかし、その構成においては、エンジン（もしくは負荷）の運動エネルギーを利用した油圧ポンプの駆動によって負荷変動が生じ、この負荷変動によるショックが生じる。そのため、この負荷変動を低減できるよう油圧ポンプの駆動トルクを小さくすることが望ましい。また、油圧ポンプの小型化を実現するためにも、油圧ポンプの駆動トルクを小さくできることが望ましい。その一方で、エンジンの始動性を向上させるためには、油圧モータがエンジンに作用させるトルクを大きくすることが望ましい。

本発明は、作動油のエネルギーを利用したエンジンの始動をより適切に行うことができるエンジン始動装置を提供することを目的とする。

本発明に係るエンジン始動装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係るエンジン始動装置は、負荷を駆動することが可能なエンジンの始動を行うエンジン始動装置であって、エンジンの動力または負荷の動力を利用して作動油を吐出することが可能な油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出された作動油のエネルギーを蓄える蓄圧装置と、蓄圧装置に蓄えられた作動油のエネルギーを利用してエンジンの始動を行うことが可能な油圧モータと、油圧モータの動力を減速してエンジンに伝達することが可能な減速機構と、減速機構で減速された油圧モータからの動力をエンジンに伝達することを許容し且つエンジンから減速機構への動力伝達を断つ一方向動力伝達機構と、を備えることを要旨とする。

本発明においては、作動油のエネルギーを利用してエンジンの始動を行う場合に、作動油のエネルギーへの変換に要するエネルギー変換の回数を減らすことができ、エネルギー変換に伴うエネルギー損失を低減することができる。また、出力密度の高い油圧を利用してエンジンの始動を行うため、電動機によりエンジンの始動を行う構成と比較して、瞬時にエンジンの始動に利用可能な仕事率を増大させることができる。そして、油圧モータの動力を減速機構で減速してからエンジンに伝達することで、エンジンの始動を行うときのトルクを増大させることができるので、エンジンの始動性をより向上させることができる。さらに、エンジンの始動後はエンジンから減速機構への動力伝達を一方向動力伝達機構によって断つことで、エンジンから油圧モータへの動力伝達を断つ場合に一方向動力伝達機構の引き摺り損失を低減することができる。

本発明の一態様では、エンジンから負荷に至る動力伝達経路と油圧ポンプとの間で動力の断続を行う動力断続機構を備えることが好適である。この態様では、油圧ポンプ及び油圧モータが一体の油圧ポンプモータによって構成されており、一方向動力断続機構が動力伝達機構に対して並列に配置されていることが好適である。

また、本発明に係るエンジン始動装置は、負荷を駆動することが可能なエンジンの始動を行うエンジン始動装置であって、エンジンの動力または負荷の動力を利用して作動油を吸入して吐出するポンプ動作と、作動油のエネルギーを利用してエンジンの始動を行うモータ動作と、のいずれかを選択的に行うことが可能な油圧ポンプモータと、油圧ポンプモータに対して作動油のエネルギーの授受を行う蓄圧装置と、油圧ポンプモータが前記ポンプ動作を行うときに、油圧ポンプモータが吐出した作動油の一部を油圧ポンプモータの吸入側へ還流させることが可能な還流手段と、を備えることを要旨とする。

本発明においては、油圧ポンプモータがポンプ動作を行うときに油圧ポンプモータが吐出した作動油の一部を油圧ポンプモータの吸入側へ還流させることで、蓄圧装置に作動油のエネルギーを蓄えるときの油圧ポンプモータの駆動トルクを、エンジンの始動を行うときの油圧ポンプモータの駆動トルクよりも小さくすることができる。したがって、油圧ポンプモータがポンプ動作を行うことによる負荷変動を低減することができるとともに、エンジンの始動を速やかに行うことができる。

本発明の一態様では、油圧ポンプモータは、互いに並列接続された第１及び第２のポンプモータを含み、前記モータ動作においては、第１及び第２のポンプモータが作動油のエネルギーを利用してエンジンの始動を行い、前記ポンプ動作においては、少なくとも第１のポンプモータがエンジンの動力または負荷の動力を利用して作動油を吸入して吐出し、還流手段は、前記ポンプ動作が行われるときに第２のポンプモータが吐出した作動油の少なくとも一部を第２のポンプモータの吸入側へ還流させることが可能であることが好適である。この態様では、還流手段は、前記ポンプ動作が行われるときに第２のポンプモータが吐出した作動油の全部を第２のポンプモータの吸入側へ還流させることが可能であることが好適である。こうすれば、蓄圧装置に作動油のエネルギーを蓄えるときの油圧ポンプモータの駆動トルクをより小さくすることができる。また、この態様では、第２のポンプモータの容量が第１のポンプモータの容量よりも大きく設定されていることが好適である。こうすれば、蓄圧装置に作動油のエネルギーを蓄えるときの油圧ポンプモータの駆動トルクをより小さくすることができるとともに、エンジンの始動を行うときの油圧ポンプモータの駆動トルクをより大きくすることができる。

本発明の一態様では、還流手段は、前記ポンプ動作が行われるときに油圧ポンプモータの吐出側から吸入側への作動油の還流量を調整する調整手段を含むことが好適である。こうすれば、蓄圧装置に作動油のエネルギーを蓄えるときの油圧ポンプモータの駆動トルクを調整することができる。

本発明の一態様では、油圧ポンプモータは、負荷の減速時に前記ポンプ動作を行い、還流手段は、負荷の減速時に油圧ポンプモータが吐出した作動油の一部を油圧ポンプモータの吸入側へ還流させることが好適である。こうすれば、負荷のエネルギーを利用して蓄圧装置に作動油のエネルギーを蓄えるときの油圧ポンプモータの駆動トルクを小さくすることができる。

本発明の一態様では、油圧ポンプモータは、エンジンの運転が停止されるときに前記ポンプ動作を行うことが好適である。こうすれば、エンジンの運転を停止させるときのエンジン負荷を増大させることができ、エンジンの運転停止を速やかに行うことができる。この態様では、還流手段は、エンジンの運転が停止されるときは前記ポンプ動作が行われるにも拘わらず油圧ポンプモータの吐出側から吸入側へ作動油を還流させないことが好適である。こうすれば、エンジンの運転を停止させるときのエンジン負荷をより増大させることができ、エンジンの運転停止をより速やかに行うことができる。

本発明の一態様では、油圧ポンプモータの吐出側から蓄圧装置への作動油のエネルギーの供給を許容する蓄圧状態と、蓄圧装置から油圧ポンプモータの吸入側への作動油のエネルギーの供給を許容する放出状態と、に切り換わることが可能な切換手段を備え、前記ポンプ動作が行われるときは切換手段が前記蓄圧状態に切り換わり、前記モータ動作が行われるときは切換手段が前記放出状態に切り換わることが好適である。

また、本発明に係るエンジン始動装置は、負荷を駆動することが可能なエンジンの始動を行うエンジン始動装置であって、エンジンの動力または負荷の動力を利用して作動油を吐出することが可能な油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出された作動油のエネルギーを蓄える蓄圧装置と、蓄圧装置に蓄えられた作動油のエネルギーを利用してエンジンの始動を行うことが可能な油圧モータと、を備え、油圧モータの容量が油圧ポンプの容量よりも大きく設定されていることが好適である。

本発明においては、油圧モータの容量が油圧ポンプの容量よりも大きく設定されていることで、蓄圧装置に作動油のエネルギーを蓄えるときの油圧ポンプの駆動トルクを、エンジンの始動を行うときの油圧モータの駆動トルクよりも小さくすることができる。したがって、油圧ポンプモータがポンプ動作を行うことによる負荷変動を低減することができるとともに、エンジンの始動を速やかに行うことができる。

本発明の一態様では、エンジンから負荷に至る動力伝達経路にて取り出した動力を増速して油圧ポンプに伝達することが可能な増速機構を備えることが好適である。こうすれば、蓄圧装置に作動油のエネルギーを蓄えるときの油圧ポンプの駆動トルクをより小さくすることができ、油圧ポンプの小型化を図ることができる。

また、本発明に係るエンジン始動装置は、負荷を駆動することが可能なエンジンの始動を行うエンジン始動装置であって、エンジンの動力または負荷の動力を利用して作動油を吐出することが可能な油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出された作動油のエネルギーを蓄える蓄圧装置と、蓄圧装置に蓄えられた作動油のエネルギーを利用してエンジンの始動を行うことが可能な油圧モータと、エンジンから負荷に至る動力伝達経路にて取り出した動力を増速して油圧ポンプに伝達することが可能な増速機構と、を備えることを要旨とする。

本発明においては、エンジンから負荷に至る動力伝達経路にて取り出した動力を増速機構により増速して油圧ポンプに伝達することで、蓄圧装置に作動油のエネルギーを蓄えるときの油圧ポンプの駆動トルクを小さくすることができる。その結果、油圧ポンプの小型化を図ることができる。

本発明の一態様では、油圧モータの動力を減速してエンジンに伝達することが可能な減速機構と、減速機構で減速された油圧モータからの動力をエンジンに伝達することを許容し且つエンジンから減速機構への動力伝達を断つ一方向動力伝達機構と、を備えることが好適である。こうすれば、エンジンの始動後にエンジンから油圧モータへの動力伝達を断つ場合に、一方向動力伝達機構の引き摺り損失を低減することができる。

本発明によれば、作動油のエネルギーを利用したエンジンの始動をより適切に行うことができる。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

「実施形態１」
図１は、本発明の実施形態１に係るエンジン始動装置を含む車両の駆動システムの概略構成を示す図である。エンジン（内燃機関）１０の出力軸１０−１はクラッチ１２と連結されており、エンジン１０の発生する動力は、クラッチ１２の係合時に変速機（図示せず）で変速されてから駆動輪（図示せず）に伝達されることで、車両の駆動に用いられる。このように、エンジン１０の発生する動力は、例えば車両の駆動等の負荷の駆動に用いられる。

本実施形態では、エンジン１０の燃費性能を向上させるために、車両の走行状態に応じてエンジン１０を自動停止したり自動再始動する制御が行われる。そして、本実施形態では、作動油のエネルギーを利用してエンジン１０を自動再始動する。以下、そのための構成例について説明する。

油圧ポンプモータ２２は、エンジン１０の動力または車両の動力を利用して回転駆動することで、リザーバ２３に貯溜された作動油をその入口２２ａから吸入して作動油にエネルギーを与えてその出口２２ｂから吐出するポンプ動作を行うことが可能である。エンジン１０の出力軸１０−１と油圧ポンプモータ２２の回転軸との間には、ベルト等を用いた伝動機構２６と、動力断続機構としてのクラッチ（電磁クラッチ）２４と、が設けられている。ここでは、伝動機構２６による変速比は１に設定されている。クラッチ２４が解放されている場合は、エンジン１０の出力軸１０−１からクラッチ２４を介して油圧ポンプモータ２２の回転軸へ動力は伝達されない。一方、クラッチ２４が係合されている場合は、エンジン１０の出力軸１０−１からクラッチ２４を介して油圧ポンプモータ２２の回転軸へ動力が伝達されることで、油圧ポンプモータ２２が回転駆動される。エンジン１０が車両（駆動輪）を駆動するための動力を発生しているときには、エンジン１０の動力の一部がエンジン１０の出力軸１０−１にて取り出されて油圧ポンプモータ２２の回転軸に伝達される。また、車両の減速時には、車両の動力の一部がエンジン１０の出力軸１０−１にて取り出されて油圧ポンプモータ２２の回転軸に伝達される。

蓄圧装置として設けられたアキュムレータ２８は、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂから吐出された作動油のエネルギーを蓄えることが可能である。圧力センサ２９は、アキュムレータ２８に蓄圧された作動油の圧力Ｐを検出する。油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂとアキュムレータ２８とを接続するための油路２５には、切換弁３０及び逆止弁２７が設けられている。切換弁３０は、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂとアキュムレータ２８とを連通させるとともに油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂとリザーバ２３との連通を遮断する第１状態（図１の左側の状態）と、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂとリザーバ２３とを連通させるとともに油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂとアキュムレータ２８との連通を遮断する第２状態（図１の右側の状態）と、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂとアキュムレータ２８及びリザーバ２３との連通を遮断する第３状態（図１の中央の状態）と、に切り換わることが可能である。逆止弁２７は、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂからアキュムレータ２８への作動油の流れを許容し且つアキュムレータ２８から油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂへの作動油の流れを遮断する。この逆止弁２７によって、アキュムレータ２８から油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂへの作動油の逆流が防止される。また、リリーフ弁３１は、アキュムレータ２８（油路２５）の作動油の圧力Ｐが設定値Ｐ１を超える場合に油路２５の作動油をリザーバ２３へ逃がすことで、アキュムレータ２８（油路２５）の作動油の圧力Ｐを設定値Ｐ１以下に保つ。

アキュムレータ２８と油圧ポンプモータ２２の入口２２ａとを接続するための油路３３には、それらの間の連通を開閉する開閉弁３２が設けられている。開閉弁３２が閉状態にあるときは、アキュムレータ２８から油圧ポンプモータ２２の入口２２ａへの作動油のエネルギーの供給が遮断される。一方、開閉弁３２が開状態にあるときは、アキュムレータ２８から油圧ポンプモータ２２の入口２２ａへの作動油のエネルギーの供給が許容される。このように、アキュムレータ２８は、油圧ポンプモータ２２に対して作動油のエネルギーの授受を行うことが可能である。油圧ポンプモータ２２は、アキュムレータ２８からその入口２２ａに供給された作動油のエネルギーを利用して動力を発生し、この動力によってエンジン１０を再始動するモータ動作を行うことも可能である。また、リザーバ２３と油圧ポンプモータ２２の入口２２ａとを接続するための油路３５には、リザーバ２３から油圧ポンプモータ２２の入口２２ａへの作動油の流れを許容し且つ油圧ポンプモータ２２の入口２２ａからリザーバ２３への作動油の流れを遮断する逆止弁３７が設けられている。この逆止弁３７によって、油圧ポンプモータ２２の入口２２ａからリザーバ２３への作動油の逆流が防止される。

油圧ポンプモータ２２の回転軸と伝動機構２６との間には、減速機構３６と、一方向動力断続機構としてのワンウェイクラッチ３４と、がクラッチ２４に対して並列に設けられている。減速機構３６は、油圧ポンプモータ２２の動力を減速して伝動機構２６（エンジン１０の出力軸１０−１）に伝達することが可能である。ここでの減速機構３６においては、２段階の減速が行われる。ワンウェイクラッチ３４は、減速機構３６と伝動機構２６（エンジン１０の出力軸１０−１）との間に設けられており、減速機構３６で減速された油圧ポンプモータ２２からの動力をエンジン１０の出力軸１０−１に伝達することをその係合によって許容し、エンジン１０の出力軸１０−１から減速機構３６（油圧ポンプモータ２２）への動力伝達をその解放（空転）によって断つ。

電子制御ユニット４２は、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭと、一時的にデータを記憶するＲＡＭと、入出力ポートと、を備える。この電子制御ユニット４２には、エンジン回転センサ（図示せず）により検出されたエンジン回転速度Ｎｅを示す信号、車速センサ（図示せず）により検出された車速Ｖを示す信号、及び圧力センサ２９からのアキュムレータ２８の圧力Ｐを示す信号等が入力ポートを介して入力されている。一方、電子制御ユニット４２からは、エンジン１０の運転状態を制御するためのエンジン制御信号、クラッチ２４の解放／係合の切り換え制御を行うためのクラッチ制御信号、切換弁３０の第１〜３状態を切り換えるための切換制御信号、及び開閉弁３２の開閉状態を切り換えるための開閉制御信号等が出力ポートを介して出力されている。

次に、本実施形態に係る駆動システムの動作、特に、エンジン１０を再始動するための動作について説明する。

電子制御ユニット４２は、油圧ポンプモータ２２のポンプ動作によってアキュムレータ２８に作動油を供給する（アキュムレータ２８の蓄圧を行う）ときは、図２に示すように、切換弁３０を第１状態に制御するとともに開閉弁３２を閉状態に制御する。つまり、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂからアキュムレータ２８への作動油のエネルギーの供給を許容し且つアキュムレータ２８から油圧ポンプモータ２２の入口２２ａへの作動油のエネルギーの供給を停止させる状態（蓄圧状態）に制御する。さらに、電子制御ユニット４２は、図２に示すように、クラッチ２４を係合してエンジン１０の出力軸１０−１と油圧ポンプモータ２２の回転軸とを接続することで、エンジン１０の動力または車両の動力を利用して油圧ポンプモータ２２を回転駆動する。油圧ポンプモータ２２は、この回転駆動によって、リザーバ２３に貯溜された作動油をその入口２２ａから吸入して作動油にエネルギーを与えてその出口２２ｂから吐出するポンプ動作を行うことができる。そして、アキュムレータ２８は、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂから吐出された作動油のエネルギーを蓄えることができる。なお、伝動機構２６による変速比は１であるため、油圧ポンプモータ２２は、ポンプ動作を行うときは、エンジン回転速度Ｎｅと同一回転速度で回転駆動する。また、油圧ポンプモータ２２のポンプ動作が行われるときは、ワンウェイクラッチ３４は解放（空転）している。

本実施形態では、アキュムレータ２８の蓄圧を行う（クラッチ２４を係合する）条件として、例えば車両の減速時を挙げることができる。車両の減速時にクラッチ２４を係合することで、車両の運動エネルギーを利用して油圧ポンプモータ２２を回転駆動することができるので、エンジン１０の再始動に必要な作動油のエネルギーを、回生エネルギーを利用してアキュムレータ２８に蓄えることができる。ただし、車両の減速時以外でも、クラッチ２４を係合し、エンジン１０の動力を利用して油圧ポンプモータ２２を回転駆動することも可能である。また、電子制御ユニット４２は、圧力センサ２９によるアキュムレータ２８の圧力Ｐが設定値Ｐ１以上であるときは、アキュムレータ２８に作動油のエネルギーが十分に蓄えられていると判定し、車両の減速時であってもクラッチ２４を係合しない（油圧ポンプモータ２２を回転駆動しない）。なお、電子制御ユニット４２は、例えば車速Ｖの時間変化率ｄＶ／ｄｔやブレーキ操作量Ｂ（図示しないセンサにより検出）に基づいて、車両の減速時か否かを判定することができる。

一方、電子制御ユニット４２は、油圧ポンプモータ２２のモータ動作によって停止中のエンジン１０を再始動するときは、図３に示すように、クラッチ２４を解放した状態で、切換弁３０を第２状態に切り換えるとともに開閉弁３２を開状態に切り換える。つまり、アキュムレータ２８から油圧ポンプモータ２２の入口２２ａへの作動油のエネルギーの供給を許容し且つ油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂをリザーバ２３に連通させる状態（放出状態）に切り換える。この切換弁３０及び開閉弁３２の切り換えによって、アキュムレータ２８に蓄えられた作動油のエネルギーが油圧ポンプモータ２２の入口２２ａに供給され、油圧ポンプモータ２２が回転駆動される。油圧ポンプモータ２２が回転駆動されると、ワンウェイクラッチ３４が係合され、油圧ポンプモータ２２の動力が減速機構３６で２段階に減速されてからエンジン１０の出力軸１０−１に伝達されることで、停止中のエンジン１０が再始動される。このように、切換弁３０が第２状態且つ開閉弁３２が開状態にあるときに、油圧ポンプモータ２２は、アキュムレータ２８に蓄えられた作動油のエネルギーを利用してエンジン１０を始動するモータ動作を行うことが可能である。エンジン１０の再始動が行われた後は、係合していたワンウェイクラッチ３４が解放され、伝動機構２６が空転する。このワンウェイクラッチ３４の解放（空転）によって、エンジン１０の動力による油圧ポンプモータ２２の回転駆動が防止される。このときのワンウェイクラッチ３４の空転速度は、エンジン回転速度Ｎｅに等しくなる。

また、電子制御ユニット４２は、アキュムレータ２８の蓄圧もエンジン１０の再始動も行わないときは、クラッチ２４を解放状態に制御するとともに、切換弁３０を第３状態且つ開閉弁３２を閉状態に制御する。この状態でエンジン１０が回転駆動している場合は、ワンウェイクラッチ３４は解放（空転）している。また、運転者の操作によってエンジン１０の始動が行われる場合は、スタータモータ１３の回転駆動によってエンジン１０の始動が行われる。

以上説明した本実施形態では、油圧ポンプモータ２２のポンプ動作によってエンジン１０または車両の運動エネルギーの一部を直接作動油のエネルギーに変換してアキュムレータ２８に予め蓄えておく。そして、この蓄えた作動油のエネルギーを油圧ポンプモータ２２のモータ動作によって油圧ポンプモータ２２の運動エネルギーに変換することで、エンジン１０の再始動を行う。これによって、作動油のエネルギーを利用してエンジン１０の再始動を行う場合に、作動油のエネルギーへの変換に要するエネルギー変換の回数を減らすことができ、エネルギー変換に伴うエネルギー損失を低減することができる。したがって、エンジン１０の再始動を効率よく行うことができる。また、出力密度の高い油圧を利用してエンジン１０の再始動を行うため、電動機（電動スタータ）によりエンジン１０の再始動を行う構成と比較して、瞬時にエンジン１０の再始動に利用可能な仕事率を増大させることができる。したがって、エンジン１０の初爆までの時間を短縮することができ、エンジン１０の再始動を速やかに行うことができる。その結果、エンジン１０の初爆までに排出される未燃焼燃料を低減することができ、エンジン１０のエミッションを低減することができる。さらに、エンジン始動装置の小型化及び搭載性向上を図ることができる。

そして、本実施形態では、油圧ポンプモータ２２がモータ動作を行うときの動力を減速機構３６で減速してからエンジン１０の出力軸１０−１に伝達することで、油圧ポンプモータ２２がエンジン１０の出力軸１０−１に作用させるトルク（エンジン１０の再始動を行うときのトルク）を増大させることができる。したがって、エンジン１０の始動性をより向上させることができる。また、エンジン１０の再始動後はエンジン１０から油圧ポンプモータ２２への動力伝達がワンウェイクラッチ３４の解放（空転）により遮断されるため、油圧ポンプモータ２２がエンジン１０の動力によって回転駆動されるのを（油圧ポンプモータ２２の引き摺りを）防止することができる。さらに、ワンウェイクラッチ３４を減速機構３６とエンジン１０の出力軸１０−１との間に設けることで、ワンウェイクラッチ３４の解放時の空転速度を低減することができる。その結果、ワンウェイクラッチ３４の解放時の引き摺り損失を低減することができ、ワンウェイクラッチ３４の耐久性を向上させることができる。

また、本実施形態では、車両の減速時にクラッチ２４を係合して油圧ポンプモータ２２のポンプ動作を行うことで、エンジン１０の再始動に必要な作動油のエネルギーを、車両の運動エネルギー（回生エネルギー）を利用してアキュムレータ２８に効率よく蓄えることができる。したがって、作動油のエネルギーを利用したエンジン１０の再始動をより効率よく行うことができる。

また、本実施形態では、ポンプ動作を行う油圧ポンプとモータ動作を行う油圧モータとを一体の油圧ポンプモータ２２により構成することで、エンジン始動装置の更なる小型化及び搭載性向上を図ることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、作動油のエネルギーを利用したエンジン１０の再始動をより適切に行うことができる。

以上の本実施形態の説明では、ポンプ動作を行う油圧ポンプとモータ動作を行う油圧モータとを一体の油圧ポンプモータ２２により構成し、油圧ポンプモータ２２のポンプ動作とモータ動作とを時分割的に切り換えるものとした。ただし、本実施形態では、ポンプ動作を行う油圧ポンプとモータ動作を行う油圧モータとを別体にすることもできる。油圧ポンプと油圧モータとを別体にする場合は、油圧ポンプへ伝達する動力を取り出す位置については、エンジン１０の出力軸１０−１に限定されるものではなく、エンジン１０から駆動輪に至る動力伝達経路の任意の位置にて動力を取り出して油圧ポンプへ伝達することが可能である。その場合、クラッチ２４は、エンジン１０から駆動輪に至る動力伝達経路と油圧ポンプとの間で動力の断続を行うことが可能である。

また、本実施形態では、切換弁３０は、前述の第１状態と第２状態との２状態のみに切り換わることが可能であってもよい。この場合、電子制御ユニット４２は、アキュムレータ２８の蓄圧もエンジン１０の再始動も行わないときは、切換弁３０を第２状態に制御する。

「実施形態２」
図４は、本発明の実施形態２に係るエンジン始動装置の概略構成を示す図である。以下の実施形態２の説明では、実施形態１と同様の構成または対応する構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態では、ベルトやギア等を用いた伝動機構の内部に配置されたクラッチ（電磁クラッチ）２４の解放／係合の切り換えによって、エンジン１０の出力軸１０−１と油圧ポンプモータ２２の回転軸との間で動力の断続を行うことが可能である。ここでは、油圧ポンプモータ２２がモータ動作により発生した動力は、伝動機構で減速されてからエンジン１０の出力軸１０−１に伝達される。つまり、油圧ポンプモータ２２からエンジン１０の出力軸１０−１への動力伝達においては、伝動機構は減速機構として機能する。また、実施形態１と比較して、油圧ポンプモータ２２の入口２２ａ（吸入側）と出口２２ｂ（吐出側）とを接続するための還流油路５５が設けられており、この還流油路５５には切換弁５０及びオリフィス（絞り部）５３が設けられている。切換弁５０は、油圧ポンプモータ２２の入口２２ａと出口２２ｂとを還流油路５５を介して連通させるとともに油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂとリザーバ２３との連通を遮断する第１状態（図４の上側の状態）と、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂとリザーバ２３とを連通させるとともに油圧ポンプモータ２２の入口２２ａと出口２２ｂとの連通を遮断する第２状態（図４の下側の状態）と、に切り換わることが可能である。切換弁５０を第１状態に切り換えることで、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂ（吐出側）から還流油路５５を介して入口２２ａ（吸入側）へ作動油を還流させることが可能となる。ここでのオリフィス５３は、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂから入口２２ａへの作動油の還流流量を調整するために設けられている。

電子制御ユニット４２は、油圧ポンプモータ２２のポンプ動作によってアキュムレータ２８の蓄圧を行うときは、図５に示すように、切換弁５０を第１状態に制御するとともに開閉弁３２を閉状態に制御する。つまり、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂからアキュムレータ２８への作動油のエネルギーの供給を許容し且つアキュムレータ２８から油圧ポンプモータ２２の入口２２ａへの作動油のエネルギーの供給を停止させる状態（蓄圧状態）に制御し、さらに、油圧ポンプモータ２２の入口２２ａと出口２２ｂとをオリフィス５３を介して連通させる。そして、電子制御ユニット４２は、クラッチ２４を係合してエンジン１０の出力軸１０−１と油圧ポンプモータ２２の回転軸とを接続することで、エンジン１０の動力または車両の動力を利用して油圧ポンプモータ２２を回転駆動する。油圧ポンプモータ２２は、この回転駆動によって、リザーバ２３に貯溜された作動油をその入口２２ａから吸入して作動油にエネルギーを与えてその出口２２ｂから吐出するポンプ動作を行うことができ、アキュムレータ２８は、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂから吐出された作動油のエネルギーを蓄えることができる。ただし、本実施形態では、油圧ポンプモータ２２のポンプ動作が行われるときは、油圧ポンプモータ２２の入口２２ａと出口２２ｂとがオリフィス５３を介して連通しているため、図５に示すように、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂから吐出された作動油のエネルギーの一部がオリフィス５３を介して油圧ポンプモータ２２の入口２２ａ（吸入側）に還流される。この作動油の還流によって、油圧ポンプモータ２２がポンプ動作を行うときの駆動トルクを低減することができる。

本実施形態でも実施形態１と同様に、アキュムレータ２８の蓄圧を行う（クラッチ２４を係合する）条件として、例えば車両の減速時を挙げることができる。車両の減速時にクラッチ２４を係合することで、車両の運動エネルギーを利用して油圧ポンプモータ２２を回転駆動することができる。このとき、車両の動力の一部がベルトやギア等を用いた伝動機構によって増速されてから油圧ポンプモータ２２の回転軸に伝達される。つまり、エンジン１０の出力軸１０−１から油圧ポンプモータ２２への動力伝達においては、伝動機構は増速機構として機能する。

一方、電子制御ユニット４２は、油圧ポンプモータ２２のモータ動作によって停止中のエンジン１０を再始動するときは、図６に示すように、クラッチ２４を係合した状態で、切換弁５０を第２状態に切り換えるとともに開閉弁３２を開状態に切り換える。つまり、アキュムレータ２８から油圧ポンプモータ２２の入口２２ａへの作動油のエネルギーの供給を許容し且つ油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂをリザーバ２３に連通させる状態（放出状態）に切り換える。このとき、油圧ポンプモータ２２の入口２２ａと出口２２ｂとの還流油路５５を介した連通は遮断される。この切換弁５０及び開閉弁３２の切り換えによって、アキュムレータ２８に蓄えられた作動油のエネルギーが油圧ポンプモータ２２の入口２２ａに供給され、油圧ポンプモータ２２が回転駆動される。油圧ポンプモータ２２が回転駆動されると、油圧ポンプモータ２２の動力がベルトやギア等を用いた伝動機構により減速されてからエンジン１０の出力軸１０−１に伝達されることで、停止中のエンジン１０が再始動される。このように、切換弁５０が第２状態且つ開閉弁３２が開状態にあるときに、油圧ポンプモータ２２は、アキュムレータ２８に蓄えられた作動油のエネルギーを利用してエンジン１０を始動するモータ動作を行うことが可能である。電子制御ユニット４２は、例えばエンジン回転速度Ｎｅに基づいてエンジン１０が再始動したと判定した場合は、係合していたクラッチ２４を解放するとともに、切換弁５０を第１状態且つ開閉弁３２を閉状態に切り換える。なお、電子制御ユニット４２は、アキュムレータ２８の蓄圧もエンジン１０の再始動も行わないときは、クラッチ２４を解放状態に制御するとともに、切換弁５０を第１状態且つ開閉弁３２を閉状態に制御する。

以上説明した本実施形態では、油圧ポンプモータ２２がポンプ動作を行うときに、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂから吐出された作動油の一部を還流油路５５（オリフィス５３）を介して入口２２ａへ還流させることで、アキュムレータ２８の蓄圧を行うときの油圧ポンプモータ２２の駆動トルクを小さくすることができる。したがって、油圧ポンプモータ２２がポンプ動作を行うことによる負荷変動を低減することができ、負荷変動によるショックを低減することができる。さらに、エンジン１０または車両の動力を伝動機構で増速してから油圧ポンプモータ２２に伝達することで、油圧ポンプモータ２２の駆動トルクをより小さくすることができる。

一方、油圧ポンプモータ２２がモータ動作を行うときには、油圧ポンプモータ２２の入口２２ａと出口２２ｂとの還流油路５５を介した連通は遮断されるため、エンジン１０の再始動を行うときの油圧ポンプモータ２２の駆動トルクを十分に増大させることができる。したがって、エンジン１０の再始動を速やかに行うことができる。さらに、油圧ポンプモータ２２の動力を伝動機構で減速してからエンジン１０の出力軸１０−１に伝達することで、エンジン１０の再始動を行うときのトルクをより増大させることができる。

また、本実施形態では、実施形態１と比較して、ワンウェイクラッチ３４を省略することができるとともに、エンジン１０の出力軸１０−１と油圧ポンプモータ２２との間の伝動機構の構成を簡略化することができる。その結果、エンジン始動装置の更なる小型化及び搭載性向上を図ることができる。

次に、本実施形態の他の構成例について説明する。

図７に示す構成例では、図４に示す構成例と比較して、オリフィス５３が省略されている。そして、切換弁５０の代わりに、切換弁５１及び開閉弁５２が設けられている。切換弁５１は、油圧ポンプモータ２２の入口２２ａと出口２２ｂとを還流油路５５を介して連通させるとともに油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂとアキュムレータ２８との連通を遮断する第１状態（図７の上側の状態）と、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂとアキュムレータ２８とを逆止弁２７を介して連通させるとともに油圧ポンプモータ２２の入口２２ａと出口２２ｂとの連通を遮断する第２状態（図７の下側の状態）と、に切り換わることが可能である。開閉弁５２は、油路２５とリザーバ２３との間の連通を開閉することで、切換弁５１が第２状態にあるときに油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂとリザーバ２３との間の連通を開閉することが可能である。切換弁５１を第１状態に切り換えることで、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂから還流油路５５を介して入口２２ａへ作動油を還流させることが可能となる。また、切換弁５１を第２状態且つ開閉弁３２，５２を閉状態に切り換えることで、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂから逆止弁２７を介してアキュムレータ２８に作動油のエネルギーを供給することが可能となる。また、切換弁５１を第２状態且つ開閉弁３２，５２を開状態に切り換えることで、アキュムレータ２８から油圧ポンプモータ２２の入口２２ａへ作動油のエネルギーを供給するとともに油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂとリザーバ２３とを連通させることが可能となる。なお、他の構成については、図４に示す構成例と同様である。

電子制御ユニット４２は、油圧ポンプモータ２２のポンプ動作によってアキュムレータ２８の蓄圧を行うときは、図８に示すように、開閉弁３２，５２を閉状態に制御し、クラッチ２４を係合することで油圧ポンプモータ２２を回転駆動する。さらに、電子制御ユニット４２は、切換弁５１の第１状態と第２状態との切り換えを交互に繰り返すデューティ制御を行う。この切換弁５１のデューティ制御によって、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂからアキュムレータ２８への作動油の供給流量と、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂから入口２２ａへの作動油の還流流量との配分を制御することができ、油圧ポンプモータ２２がポンプ動作を行うときの駆動トルクを制御することができる。例えば切換弁５１のデューティ比（切換弁５１を第１状態に切り換える割合）を増大させることで、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂから入口２２ａへの作動油の還流流量を増大させることができ、油圧ポンプモータ２２の駆動トルクを減少させることができる。なお、図７に示す構成例でも、アキュムレータ２８の蓄圧を行う条件として、例えば車両の減速時を挙げることができる。

また、電子制御ユニット４２は、エンジン１０の運転を停止させるときは、開閉弁３２，５２を閉状態且つ切換弁５１を第２状態に制御する。そして、電子制御ユニット４２は、クラッチ２４を係合し（エンジン１０と油圧ポンプモータ２２とを接続し）、停止前のエンジン１０の動力を利用して油圧ポンプモータ２２を回転駆動することで、油圧ポンプモータ２２のポンプ動作を行う。その際には、切換弁５１が第２状態に制御されていることで、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂから吐出された作動油のエネルギーは、還流油路５５を介して入口２２ａへ還流されることなく、逆止弁２７を介してアキュムレータ２８に供給される。アキュムレータ２８に油圧が充分に蓄えられている場合には、作動油がリリーフ弁３１を介してリザーバ２３に排出される。そのため、エンジン１０の停止時に油圧ポンプモータ２２の駆動トルク（エンジン負荷）を増大させることができ、エンジン１０を速やかに停止させることができる。このように、車両減速時の油圧ポンプモータ２２のポンプ動作においては、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂから吐出された作動油の一部を入口２２ａへ還流させるが、エンジン１０の運転を停止させるときは、油圧ポンプモータ２２のポンプ動作を行うにも拘わらず油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂから入口２２ａへ作動油を還流させない。

また、電子制御ユニット４２は、油圧ポンプモータ２２のモータ動作によって停止中のエンジン１０を再始動するときは、図９に示すように、クラッチ２４を係合した状態で、切換弁５１を第２状態に切り換えるとともに開閉弁３２，５２を開状態に切り換える。この切換弁５１及び開閉弁３２，５２の切り換えによって、図４に示す構成例と同様に、油圧ポンプモータ２２のモータ動作を行うことができ、停止中のエンジン１０を再始動することができる。

図７に示す構成例でも、アキュムレータ２８の蓄圧（ポンプ動作）を行うときの油圧ポンプモータ２２の駆動トルクを小さくすることができるとともに、エンジン１０の再始動（モータ動作）を行うときの油圧ポンプモータ２２の駆動トルクを大きくすることができる。そして、図７に示す構成例では、切換弁５１のデューティ制御によって油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂから入口２２ａへの作動油の還流流量を制御することができるので、還流油路５５のオリフィス５３を省略することができる。さらに、図７に示す構成例では、エンジン１０の運転を停止させるときに油圧ポンプモータ２２のポンプ動作を行うことで、エンジン負荷を増大させることができ、エンジン１０の運転停止を速やかに行うことができる。その結果、エンジン１０の自動停止時の乗り心地を向上させることができる。さらに、エンジン１０の運転を停止させるときは、油圧ポンプモータ２２のポンプ動作を行うにも拘わらず油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂから入口２２ａへ作動油を還流させないことで、エンジン負荷をより増大させることができ、エンジン１０の運転停止をより速やかに行うことができる。

なお、図７に示す構成例では、油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂからアキュムレータ２８への作動油の供給流量と油圧ポンプモータ２２の出口２２ｂから入口２２ａへの作動油の還流流量との配分を調整可能な比例弁を切換弁５１の代わりに設けることもできる。その場合は、電子制御ユニット４２は、アキュムレータ２８の蓄圧を行うときにアキュムレータ２８への作動油の供給流量と油圧ポンプモータ２２の入口２２ａへの作動油の還流流量との配分を比例弁の駆動制御によって制御することができる。

「実施形態３」
図１０は、本発明の実施形態３に係るエンジン始動装置の概略構成を示す図である。以下の実施形態３の説明では、実施形態１，２と同様の構成または対応する構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態では、実施形態２（図７に示す構成例）と比較して、油圧ポンプモータ２２は、互いに並列接続された２つのポンプモータ６２，６３を含んで構成されている。ポンプモータ６３の容量は、ポンプモータ６２の容量よりも大きく設定されている。ポンプモータ６２の出口６２ｂは逆止弁２７を介してアキュムレータ２８に接続されており、ポンプモータ６３の出口６３ｂは切換弁５１に接続されている。なお、ここでのポンプモータの容量は、ポンプモータの１回転あたりの作動油の容積を表す。

切換弁５１は、ポンプモータ６２の入口６３ａと出口６３ｂとを還流油路５５を介して連通させるとともにポンプモータ６３の出口６３ｂとアキュムレータ２８との連通を遮断する第１状態（図１０の上側の状態）と、ポンプモータ６３の出口６３ｂとアキュムレータ２８とを逆止弁２７を介して連通させるとともにポンプモータ６３の入口６３ａと出口６３ｂとの連通を遮断する第２状態（図１０の下側の状態）と、に切り換わることが可能である。開閉弁５２は、ポンプモータ６２の出口６２ｂとリザーバ２３との間の連通を開閉することが可能である。さらに、開閉弁５２は、切換弁５１が第２状態にあるときにポンプモータ６３の出口６３ｂとリザーバ２３との間の連通を開閉することも可能である。また、開閉弁３２は、アキュムレータ２８とポンプモータ６２，６３の入口６２ａ，６３ａとの間の連通を開閉することが可能である。切換弁５１を第１状態に切り換えることで、ポンプモータ６３の出口６３ｂから還流油路５５を介して入口６３ａへ作動油を還流させることが可能となる。また、開閉弁３２，５２を閉状態に切り換えることで、ポンプモータ６２の出口６２ｂから逆止弁２７を介してアキュムレータ２８に作動油のエネルギーを供給する（蓄圧状態に切り換わる）ことが可能となる。また、切換弁５１を第２状態且つ開閉弁３２，５２を開状態に切り換えることで、アキュムレータ２８からポンプモータ６２，６３の入口６２ａ，６３ａへ作動油のエネルギーを供給するとともにポンプモータ６２，６３の出口６２ｂ，６３ｂとリザーバ２３とを連通させる（放出状態に切り換わる）ことが可能となる。なお、図１０に示す構成例では、切換弁５１及び開閉弁５２の駆動は連動して行われ、切換弁５１が第１状態に切り換わるとともに開閉弁５２が閉状態に切り換わり、切換弁５１が第２状態に切り換わるとともに開閉弁５２が開状態に切り換わる。

電子制御ユニット４２は、油圧ポンプモータ２２のポンプ動作によってアキュムレータ２８の蓄圧を行うときは、図１１に示すように、開閉弁３２，５２を閉状態且つ切換弁５１を第１状態に制御する。そして、電子制御ユニット４２は、クラッチ２４を係合し、エンジン１０の動力または車両の動力を利用してポンプモータ６２，６３を回転駆動することで、油圧ポンプモータ２２のポンプ動作を行う。このポンプ動作においては、ポンプモータ６２は、リザーバ２３に貯溜された作動油をその入口６２ａから吸入して作動油にエネルギーを与えてその出口６２ｂから吐出する。アキュムレータ２８は、ポンプモータ６２の出口６２ｂから吐出された作動油のエネルギーを蓄える。一方、ポンプモータ６３においては、その入口６３ａと出口６３ｂとが還流油路５５を介して連通しているため、図１１に示すように、ポンプモータ６３の出口６３ｂから吐出された作動油は、すべて還流油路５５を介してそのまま入口６３ａ（吸入側）に還流される。つまり、ポンプモータ６３においては作動油にエネルギーが与えられず、ポンプモータ６３はポンプとしての仕事をしない。その結果、油圧ポンプモータ２２がポンプ動作を行うときの駆動トルクを低減することができる。なお、本実施形態でも実施形態１，２と同様に、アキュムレータ２８の蓄圧を行う条件として、例えば車両の減速時を挙げることができる。

一方、電子制御ユニット４２は、油圧ポンプモータ２２のモータ動作によって停止中のエンジン１０を再始動するときは、図１２に示すように、クラッチ２４を係合した状態で、開閉弁３２，５２を開状態且つ切換弁５１を第２状態に切り換える。この開閉弁３２，５２及び切換弁５１の切り換えによって、アキュムレータ２８に蓄えられた作動油のエネルギーがポンプモータ６２，６３の入口６２ａ，６３ａに供給され、ポンプモータ６２，６３が回転駆動される。ポンプモータ６２，６３が回転駆動されると、ポンプモータ６２，６３の動力がベルトやギア等を用いた伝動機構により減速されてからエンジン１０の出力軸１０−１に伝達されることで、停止中のエンジン１０が再始動される。このように、開閉弁３２，５２が開状態且つ切換弁５１が第２状態にあるときに、ポンプモータ６２，６３がアキュムレータ２８に蓄えられた作動油のエネルギーを利用してエンジン１０を始動することで、油圧ポンプモータ２２のモータ動作を行うことが可能である。電子制御ユニット４２は、例えばエンジン回転速度Ｎｅに基づいてエンジン１０が再始動したと判定した場合は、係合していたクラッチ２４を解放するとともに、開閉弁３２，５２を閉状態且つ切換弁５１を第１状態に切り換える。なお、電子制御ユニット４２は、アキュムレータ２８の蓄圧もエンジン１０の再始動も行わないときは、クラッチ２４を解放状態に制御するとともに、開閉弁３２，５２を閉状態且つ切換弁５１を第１状態に制御する。

以上説明した本実施形態では、油圧ポンプモータ２２がポンプ動作を行うときに、ポンプモータ６３の出口６３ｂから吐出された作動油の全部を還流油路５５を介して入口６３ａへ還流させることで、アキュムレータ２８の蓄圧を行うときの油圧ポンプモータ２２の駆動トルクを小さくすることができる。したがって、油圧ポンプモータ２２がポンプ動作を行うことによる負荷変動を低減することができる。一方、油圧ポンプモータ２２がモータ動作を行うときには、ポンプモータ６３の入口６３ａと出口６３ｂとの還流油路５５を介した連通は遮断されるため、エンジン１０の再始動を行うときの油圧ポンプモータ２２の駆動トルクを十分に増大させることができる。したがって、エンジン１０の再始動を速やかに行うことができる。さらに、ポンプモータ６２の容量がポンプモータ６３の容量よりも小さく設定されていることで、アキュムレータ２８の蓄圧を行うときの油圧ポンプモータ２２の駆動トルクをより小さくすることができるとともに、エンジン１０の再始動を行うときの油圧ポンプモータ２２の駆動トルクをより大きくすることができる。

また、本実施形態では、実施形態２と比較して、還流油路５５のオリフィス５３を省略することができ、還流油路５５における圧力低下をなくすことができる。

なお、本実施形態では、図１３に示すように、切換弁５１及び開閉弁５２の駆動制御を独立して行うことも可能である。図１３に示す構成例において、電子制御ユニット４２は、油圧ポンプモータ２２のポンプ動作によってアキュムレータ２８の蓄圧を行うときは、図１４に示すように、開閉弁３２，５２を閉状態に制御し、クラッチ２４を係合することでポンプモータ６２，６３を回転駆動する。ポンプモータ６２の出口６２ｂから吐出された作動油のエネルギーはアキュムレータ２８に蓄えられる。さらに、電子制御ユニット４２は、切換弁５１の第１状態と第２状態との切り換えを交互に繰り返すデューティ制御を行う。この切換弁５１のデューティ制御によって、ポンプモータ６３の出口６３ｂからアキュムレータ２８への作動油の供給流量と、ポンプモータ６３の出口６３ｂから入口６３ａへの作動油の還流流量との配分を制御することができ、ポンプモータ６３の駆動トルクを制御することができる。例えば切換弁５１のデューティ比（切換弁５１を第１状態に切り換える割合）を増大させることで、ポンプモータ６３の出口６３ｂから入口６３ａへの作動油の還流流量を増大させることができ、ポンプモータ６３の駆動トルクを減少させることができる。この場合は、ポンプモータ６２，６３が、リザーバ２３に貯溜された作動油をその入口６２ａ，６３ａから吸入して作動油にエネルギーを与えてその出口６２ｂ，６３ｂから吐出する。なお、図１３に示す構成例でも、アキュムレータ２８の蓄圧を行う条件として、例えば車両の減速時を挙げることができる。

また、電子制御ユニット４２は、エンジン１０の運転を停止させるときは、開閉弁３２，５２を閉状態且つ切換弁５１を第２状態に制御する。そして、電子制御ユニット４２は、クラッチ２４を係合し（エンジン１０とポンプモータ６２，６３とを接続し）、停止前のエンジン１０の動力を利用してポンプモータ６２，６３を回転駆動することで、油圧ポンプモータ２２のポンプ動作を行う。その際には、切換弁５１が第２状態に制御されていることで、ポンプモータ６３の出口６３ｂから吐出された作動油のエネルギーは、還流油路５５を介して入口６３ａへ還流されることなく、逆止弁２７を介してアキュムレータ２８に供給される。アキュムレータ２８に油圧が充分に蓄えられている場合には、作動油がリリーフ弁３１を介してリザーバ２３に排出される。そのため、エンジン１０の停止時に油圧ポンプモータ２２の駆動トルク（エンジン負荷）を増大させることができ、エンジン１０を速やかに停止させることができる。このように、車両減速時の油圧ポンプモータ２２のポンプ動作においては、ポンプモータ６３の出口６３ｂから吐出された作動油の一部を入口６３ａへ還流させるが、エンジン１０の運転を停止させるときは、油圧ポンプモータ２２のポンプ動作を行うにも拘わらずポンプモータ６３の出口６３ｂから入口６３ａへ作動油を還流させない。

また、電子制御ユニット４２は、油圧ポンプモータ２２のモータ動作によって停止中のエンジン１０を再始動するときは、図１５に示すように、クラッチ２４を係合した状態で、切換弁５１を第２状態に切り換えるとともに開閉弁３２，５２を開状態に切り換える。この切換弁５１及び開閉弁３２，５２の切り換えによって、図１０に示す構成例と同様に、油圧ポンプモータ２２のモータ動作を行うことができ、停止中のエンジン１０を再始動することができる。

図１３に示す構成例でも、アキュムレータ２８の蓄圧（ポンプ動作）を行うときの油圧ポンプモータ２２の駆動トルクを小さくすることができるとともに、エンジン１０の再始動（モータ動作）を行うときの油圧ポンプモータ２２の駆動トルクを大きくすることができる。さらに、エンジン１０の運転を停止させるときにエンジン負荷を増大させることができ、エンジン１０の運転停止を速やかに行うことができる。

なお、図１３に示す構成例でも、切換弁５１の代わりに比例弁を設け、ポンプモータ６３の出口６３ｂからアキュムレータ２８への作動油の供給流量とポンプモータ６３の出口６３ｂから入口６３ａへの作動油の還流流量との配分を調整可能な比例弁を切換弁５１の代わりに設けることもできる。その場合は、電子制御ユニット４２は、アキュムレータ２８の蓄圧を行うときにアキュムレータ２８への作動油の供給流量とポンプモータ６３の入口６３ａへの作動油の還流流量との配分を比例弁の駆動制御によって制御することができる。

「実施形態４」
図１６は、本発明の実施形態４に係るエンジン始動装置の概略構成を示す図である。以下の実施形態４の説明では、実施形態１〜３と同様の構成または対応する構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

油圧ポンプ７２は、エンジン１０の動力または車両の動力を利用して回転駆動することで、リザーバ２３に貯溜された作動油をその入口７２ａから吸入して作動油にエネルギーを与えてその出口７２ｂから吐出するポンプ動作を行うことが可能である。油圧ポンプ７２の内部にはクラッチ（電磁クラッチ）２４が配置されており、クラッチ２４の解放／係合の切り換えによって、エンジン１０の出力軸１０−１と油圧ポンプ７２との間で動力の断続を行うことが可能である。クラッチ２４が係合されている場合は、エンジン１０の動力または車両の動力が伝動機構３６で増速されてから油圧ポンプ７２に伝達される。つまり、エンジン１０の出力軸１０−１から油圧ポンプ７２への動力伝達においては、伝動機構３６は増速機構として機能する。

アキュムレータ２８は、油圧ポンプ７２の出口７２ｂから吐出された作動油のエネルギーを蓄えることが可能である。油圧ポンプ７２の出口７２ｂとアキュムレータ２８とを接続するための油路２５には、油圧ポンプ７２の出口７２ｂからアキュムレータ２８への作動油の流れを許容し且つアキュムレータ２８から油圧ポンプ７２の出口７２ｂへの作動油の流れを遮断する逆止弁２７が設けられている。

油圧ポンプ７２と並列接続された油圧モータ７３は、アキュムレータ２８に蓄えられた作動油のエネルギーを利用して動力を発生し、この動力によってエンジン１０を再始動するモータ動作を行うことが可能である。油圧モータ７３の容量（油圧モータ７３の１回転に必要な作動油の容積）は、油圧ポンプ７２の容量（油圧ポンプ７２の１回転で吐出される作動油の容積）よりも大きく設定されている。アキュムレータ２８と油圧モータ７３の入口７３ａとを接続するための油路３３には、それらの間の連通を開閉する開閉弁３２が設けられている。油圧モータ７３の出口７３ｂは、リザーバ２３に接続されている。また、リザーバ２３と油圧モータ７３の入口７３ａとを接続するための油路３５には、リザーバ２３から油圧モータ７３の入口７３ａへの作動油の流れを許容し且つ油圧モータ７３の入口７３ａからリザーバ２３への作動油の流れを遮断する逆止弁３７が設けられている。

油圧モータ７３の内部にはワンウェイクラッチ３４が配置されている。ワンウェイクラッチ３４は、油圧モータ７３からエンジン１０の出力軸１０−１への動力伝達をその係合によって許容し、エンジン１０の出力軸１０−１から油圧モータ７３への動力伝達をその解放（空転）によって断つ。油圧モータ７３の動力は、伝動機構３６で減速されてからエンジン１０の出力軸１０−１に伝達される。つまり、油圧モータ７３からエンジン１０の出力軸１０−１への動力伝達においては、伝動機構３６は減速機構として機能する。

電子制御ユニット４２は、油圧ポンプ７２のポンプ動作によってアキュムレータ２８の蓄圧を行うときは、図１７に示すように、開閉弁３２を閉状態に制御し、クラッチ２４を係合することでエンジン１０の動力または車両の動力を利用して油圧ポンプ７２を回転駆動する。油圧ポンプ７２は、この回転駆動によって、リザーバ２３に貯溜された作動油をその入口７２ａから吸入して作動油にエネルギーを与えてその出口７２ｂから吐出する（ポンプ動作を行う）ことができ、アキュムレータ２８は、油圧ポンプ７２の出口７２ｂから吐出された作動油のエネルギーを蓄えることができる。このとき、ワンウェイクラッチ３４は解放（空転）しており、油圧モータ７３は回転駆動されない。なお、本実施形態でも実施形態１〜３と同様に、アキュムレータ２８の蓄圧を行う条件として、例えば車両の減速時を挙げることができる。

一方、電子制御ユニット４２は、油圧モータ７３のモータ動作によって停止中のエンジン１０を再始動するときは、図１８に示すように、クラッチ２４を解放した状態で開閉弁３２を開状態に切り換える。開閉弁３２を開状態に切り換えると、アキュムレータ２８に蓄えられた作動油のエネルギーが油圧モータ７３の入口７３ａに供給され、油圧モータ７３が回転駆動される。油圧モータ７３が回転駆動されると、ワンウェイクラッチ３４が係合され、油圧モータ７３の動力が伝動機構３６で減速されてからエンジン１０の出力軸１０−１に伝達されることで、停止中のエンジン１０が再始動される。このように、開閉弁３２が開状態にあるときに、油圧モータ７３は、アキュムレータ２８に蓄えられた作動油のエネルギーを利用してエンジン１０を始動する（モータ動作を行う）ことが可能である。エンジン１０の再始動が行われた後は、係合していたワンウェイクラッチ３４が解放される。このワンウェイクラッチ３４の解放によって、エンジン１０の動力による油圧モータ７３の回転駆動が防止される。なお、電子制御ユニット４２は、アキュムレータ２８の蓄圧もエンジン１０の再始動も行わないときは、クラッチ２４を解放状態且つ開閉弁３２を閉状態に制御する。

以上説明した本実施形態では、油圧ポンプ７２の容量が油圧モータ７３の容量よりも小さく設定されていることで、アキュムレータ２８の蓄圧を行うときの油圧ポンプ７２の駆動トルクを小さくすることができるとともに、エンジン１０の再始動を行うときの油圧モータ７３の駆動トルクを大きくすることができる。したがって、油圧ポンプ７２の回転駆動による負荷変動を低減することができるとともに、エンジン１０の再始動を速やかに行うことができる。さらに、エンジン１０または車両の動力を伝動機構３６で増速してから油圧ポンプ７２に伝達することで、油圧ポンプ７２の駆動トルクをより小さくすることができる。さらに、油圧モータ７３の動力を伝動機構３６で減速してからエンジン１０の出力軸１０−１に伝達することで、エンジン１０の再始動を行うときのトルクをより増大させることができる。

そして、本実施形態では、油圧ポンプ７２の駆動トルクを小さくすることで、油圧ポンプ７２を小型化でき搭載性向上を図ることができる。さらに、クラッチ２４のトルク容量を小さくすることができ、クラッチ２４の小型化及び搭載性向上を図ることができる。また、クラッチ２４及びワンウェイクラッチ３４を油圧ポンプ７２及び油圧モータ７３の内部にそれぞれ組み込むことで、エンジン始動装置の更なる小型化及び搭載性向上を図ることができる。また、本実施形態では、実施形態２，３と比較して、油圧系の構成を簡略化することができる。

次に、本実施形態の他の構成例について説明する。

図１９に示す構成例では、油圧モータ７３からエンジン１０の出力軸１０−１への動力伝達が伝動機構３６を介して行われ、エンジン１０の出力軸１０−１から油圧ポンプ７２への動力伝達が伝動機構３６とは別個の伝動機構２６を介して行われる。伝動機構３６は、油圧モータ７３の動力を減速してエンジン１０の出力軸１０−１に伝達することが可能な減速機構であり、伝動機構２６は、エンジン１０の動力または車両の動力を増速して油圧ポンプ７２に伝達することが可能な増速機構である。図１９に示す構成例によれば、エンジン１０の出力軸１０−１から油圧ポンプ７２へ動力伝達を行うときの変速比（伝動機構２６の変速比）と、油圧モータ７３からエンジン１０の出力軸１０−１へ動力伝達を行うときの変速比（伝動機構３６の変速比）とを独立して設定することができる。したがって、アキュムレータ２８の蓄圧を行うときの油圧ポンプ７２の駆動トルクと、エンジン１０の再始動を行うときのトルクとをより適切に設定することができる。

また、図２０に示す構成例では、フライホイール３６ａの外側にピニオンギア３６ｂを噛み合わせることで、油圧モータ７３の動力を減速してエンジン１０の出力軸１０−１に伝達することが可能な伝動機構（減速機構）３６が構成されており、ワンウェイクラッチ３４がフライホイール３６ａの内側に配置されている。ここでのワンウェイクラッチ３４は、減速機構３６で減速された油圧モータ７３からの動力をエンジン１０の出力軸１０−１に伝達することをその係合によって許容し、エンジン１０の出力軸１０−１から減速機構３６（油圧モータ７３）への動力伝達をその解放（空転）によって断つ。そして、エンジン１０の出力軸１０−１（フライホイール３６ａと反対側の補機側）と油圧ポンプ７２との間に、ベルト等を用いた伝動機構２６と、クラッチ（電磁クラッチ）２４と、が設けられている。ここでの伝動機構２６は、エンジン１０の動力または車両の動力を増速して油圧ポンプ７２に伝達することが可能な増速機構である。また、図２０に示す構成例でも、油圧モータ７３の容量は、油圧ポンプ７２の容量よりも大きく設定されている。そして、図２０に示す構成例でも、アキュムレータ２８の蓄圧を行うときは、開閉弁３２を閉状態に制御し、クラッチ２４を係合する。また、停止中のエンジン１０を再始動するときは、クラッチ２４を解放した状態で開閉弁３２を開状態に切り換える。

図２０に示す構成例によれば、フライホイール３６ａとピニオンギア３６ｂとの径比を大きくすることができるため、油圧モータ７３の容量を小さくしてもエンジン１０の再始動を行うときのトルクを十分に確保することができる。そして、フライホイール３６ａの内側にワンウェイクラッチ３４を組み込むことで、エンジン始動装置の更なる小型化及び搭載性向上を図ることができる。さらに、ワンウェイクラッチ３４の解放時の空転速度を低減することができ、ワンウェイクラッチ３４の解放時の引き摺り損失を低減することができる。また、油圧ポンプ７２及び油圧モータ７３がエンジン１０を挟んで互いに反対側に配置されることで、油圧ポンプ７２及び油圧モータ７３の搭載性を向上させることができる。

図１９，２０に示す構成例では、油圧ポンプ７２へ伝達する動力を取り出す位置については、エンジン１０の出力軸１０−１に限定されるものではなく、エンジン１０から駆動輪に至る動力伝達経路の任意の位置にて動力を取り出して油圧ポンプ７２へ伝達することが可能である。その場合、クラッチ２４は、エンジン１０から駆動輪に至る動力伝達経路と油圧ポンプ７２との間で動力の断続を行うことが可能であり、伝動機構（増速機構）２６は、エンジン１０から駆動輪に至る動力伝達経路にて取り出した動力を増速して油圧ポンプ７２に伝達することが可能である。

以上の各実施形態の説明では、車両の減速時にクラッチ２４を係合することで、車両の運動エネルギーを利用して油圧ポンプモータ２２（あるいは油圧ポンプ７２）を回転駆動するものとした。ただし、本実施形態では、車両の減速時以外でもクラッチ２４を係合して油圧ポンプモータ２２（あるいは油圧ポンプ７２）を回転駆動することも可能である。例えばアキュムレータ２８の圧力Ｐが設定値Ｐ２（Ｐ２＜Ｐ１）より低いときに、クラッチ２４を係合して、エンジン１０の動力を利用して油圧ポンプモータ２２（あるいは油圧ポンプ７２）を回転駆動することも可能である。

また、各実施形態では、圧力センサ２９の代わりに、アキュムレータ２８に蓄圧された作動油の圧力に応じた信号を出力する圧力スイッチを設けることもできる。ここでの圧力スイッチは、例えばアキュムレータ２８の圧力が設定値以上の場合にＨ（ハイ）レベルの信号を出力し、アキュムレータ２８の圧力が設定値より低い場合にＬ（ロー）レベルの信号を出力することができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の実施形態１に係るエンジン始動装置を含む車両の駆動システムの概略構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係るエンジン始動装置の動作を説明する図である。 本発明の実施形態１に係るエンジン始動装置の動作を説明する図である。 本発明の実施形態２に係るエンジン始動装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態２に係るエンジン始動装置の動作を説明する図である。 本発明の実施形態２に係るエンジン始動装置の動作を説明する図である。 本発明の実施形態２に係るエンジン始動装置の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態２に係るエンジン始動装置の他の動作を説明する図である。 本発明の実施形態２に係るエンジン始動装置の他の動作を説明する図である。 本発明の実施形態３に係るエンジン始動装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態３に係るエンジン始動装置の動作を説明する図である。 本発明の実施形態３に係るエンジン始動装置の動作を説明する図である。 本発明の実施形態３に係るエンジン始動装置の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態３に係るエンジン始動装置の他の動作を説明する図である。 本発明の実施形態３に係るエンジン始動装置の他の動作を説明する図である。 本発明の実施形態４に係るエンジン始動装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態４に係るエンジン始動装置の動作を説明する図である。 本発明の実施形態４に係るエンジン始動装置の動作を説明する図である。 本発明の実施形態４に係るエンジン始動装置の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態４に係るエンジン始動装置の他の概略構成を示す図である。

符号の説明

１０ エンジン、１２，２４ クラッチ、２２ 油圧ポンプモータ、２６ 伝動機構（増速機構）、２７，３７ 逆止弁、２８ アキュムレータ、２９ 圧力センサ、３０，５０，５１ 切換弁、３２，５２ 開閉弁、３４ ワンウェイクラッチ、３６ 伝動機構（減速機構）、４２ 電子制御ユニット、５３ オリフィス、５５ 還流油路、６２，６３ ポンプモータ、７２ 油圧ポンプ、７３ 油圧モータ。

Claims (16)

1. 負荷を駆動することが可能なエンジンの始動を行うエンジン始動装置であって、
   エンジンの動力または負荷の動力を利用して作動油を吐出することが可能な油圧ポンプと、
   油圧ポンプから吐出された作動油のエネルギーを蓄える蓄圧装置と、
   蓄圧装置に蓄えられた作動油のエネルギーを利用してエンジンの始動を行うことが可能な油圧モータと、
   油圧モータの動力を減速してエンジンに伝達することが可能な減速機構と、
   減速機構で減速された油圧モータからの動力をエンジンに伝達することを許容し且つエンジンから減速機構への動力伝達を断つ一方向動力伝達機構と、
   を備えることを特徴とするエンジン始動装置。
2. 請求項１に記載のエンジン始動装置であって、
   エンジンから負荷に至る動力伝達経路と油圧ポンプとの間で動力の断続を行う動力断続機構を備えることを特徴とするエンジン始動装置。
3. 請求項２に記載のエンジン始動装置であって、
   油圧ポンプ及び油圧モータが一体の油圧ポンプモータによって構成されており、
   一方向動力断続機構が動力伝達機構に対して並列に配置されていることを特徴とするエンジン始動装置。
4. 負荷を駆動することが可能なエンジンの始動を行うエンジン始動装置であって、
   エンジンの動力または負荷の動力を利用して作動油を吸入して吐出するポンプ動作と、作動油のエネルギーを利用してエンジンの始動を行うモータ動作と、のいずれかを選択的に行うことが可能な油圧ポンプモータと、
   油圧ポンプモータに対して作動油のエネルギーの授受を行う蓄圧装置と、
   油圧ポンプモータが前記ポンプ動作を行うときに、油圧ポンプモータが吐出した作動油の一部を油圧ポンプモータの吸入側へ還流させることが可能な還流手段と、
   を備えることを特徴とするエンジン始動装置。
5. 請求項４に記載のエンジン始動装置であって、
   油圧ポンプモータは、互いに並列接続された第１及び第２のポンプモータを含み、
   前記モータ動作においては、第１及び第２のポンプモータが作動油のエネルギーを利用してエンジンの始動を行い、
   前記ポンプ動作においては、少なくとも第１のポンプモータがエンジンの動力または負荷の動力を利用して作動油を吸入して吐出し、
   還流手段は、前記ポンプ動作が行われるときに第２のポンプモータが吐出した作動油の少なくとも一部を第２のポンプモータの吸入側へ還流させることが可能であることを特徴とするエンジン始動装置。
6. 請求項５に記載のエンジン始動装置であって、
   還流手段は、前記ポンプ動作が行われるときに第２のポンプモータが吐出した作動油の全部を第２のポンプモータの吸入側へ還流させることが可能であることを特徴とするエンジン始動装置。
7. 請求項５または６に記載のエンジン始動装置であって、
   第２のポンプモータの容量が第１のポンプモータの容量よりも大きく設定されていることを特徴とするエンジン始動装置。
8. 請求項４〜７のいずれか１に記載のエンジン始動装置であって、
   還流手段は、前記ポンプ動作が行われるときに油圧ポンプモータの吐出側から吸入側への作動油の還流量を調整する調整手段を含むことを特徴とするエンジン始動装置。
9. 請求項４〜８のいずれか１に記載のエンジン始動装置であって、
   油圧ポンプモータは、負荷の減速時に前記ポンプ動作を行い、
   還流手段は、負荷の減速時に油圧ポンプモータが吐出した作動油の一部を油圧ポンプモータの吸入側へ還流させることを特徴とするエンジン始動装置。
10. 請求項４〜９のいずれか１に記載のエンジン始動装置であって、
    油圧ポンプモータは、エンジンの運転が停止されるときに前記ポンプ動作を行うことを特徴とするエンジン始動装置。
11. 請求項１０に記載のエンジン始動装置であって、
    還流手段は、エンジンの運転が停止されるときは前記ポンプ動作が行われるにも拘わらず油圧ポンプモータの吐出側から吸入側へ作動油を還流させないことを特徴とするエンジン始動装置。
12. 請求項４〜１１のいずれか１に記載のエンジン始動装置であって、
    油圧ポンプモータの吐出側から蓄圧装置への作動油のエネルギーの供給を許容する蓄圧状態と、蓄圧装置から油圧ポンプモータの吸入側への作動油のエネルギーの供給を許容する放出状態と、に切り換わることが可能な切換手段を備え、
    前記ポンプ動作が行われるときは切換手段が前記蓄圧状態に切り換わり、前記モータ動作が行われるときは切換手段が前記放出状態に切り換わることを特徴とするエンジン始動装置。
13. 負荷を駆動することが可能なエンジンの始動を行うエンジン始動装置であって、
    エンジンの動力または負荷の動力を利用して作動油を吐出することが可能な油圧ポンプと、
    油圧ポンプから吐出された作動油のエネルギーを蓄える蓄圧装置と、
    蓄圧装置に蓄えられた作動油のエネルギーを利用してエンジンの始動を行うことが可能な油圧モータと、
    を備え、
    油圧モータの容量が油圧ポンプの容量よりも大きく設定されていることを特徴とするエンジン始動装置。
14. 請求項１３に記載のエンジン始動装置であって、
    エンジンから負荷に至る動力伝達経路にて取り出した動力を増速して油圧ポンプに伝達することが可能な増速機構を備えることを特徴とするエンジン始動装置。
15. 負荷を駆動することが可能なエンジンの始動を行うエンジン始動装置であって、
    エンジンの動力または負荷の動力を利用して作動油を吐出することが可能な油圧ポンプと、
    油圧ポンプから吐出された作動油のエネルギーを蓄える蓄圧装置と、
    蓄圧装置に蓄えられた作動油のエネルギーを利用してエンジンの始動を行うことが可能な油圧モータと、
    エンジンから負荷に至る動力伝達経路にて取り出した動力を増速して油圧ポンプに伝達することが可能な増速機構と、
    を備えることを特徴とするエンジン始動装置。
16. 請求項１３〜１５のいずれか１に記載のエンジン始動装置であって、
    油圧モータの動力を減速してエンジンに伝達することが可能な減速機構と、
    減速機構で減速された油圧モータからの動力をエンジンに伝達することを許容し且つエンジンから減速機構への動力伝達を断つ一方向動力伝達機構と、
    を備えることを特徴とするエンジン始動装置。
    

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